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토호쿠(東北)대학 대학원 생명과학연구과 연구그룹이 단일 세포로부터 성질이 다른 ‘엑소좀(exosome, 세포 외 소포)’이 상반되는 방향으로 분비되는 것을 발견하고, 이들을 만들어내는 두개의 분자 메커니즘을 규명함.

몸을 구성하는 거의 모든 세포는 엑소좀을 분비하며, 주변 세포 나 조직, 기관의 항상성을 조절하고 있음. 또한 엑소좀은 암 등의 병태와도 밀접하게 관련되기 때문에 그 생리 기능에 관한 연구가 급속히 진전되고 있음. 그 반면에, 성질이 다른 엑소좀이 동일한 세포로부터 생겨나는 자세한 분자 메커니즘 밝혀지지 않았음. 연구진은 몸과 장기의 표면에 존재하고, 신체의 내외를 나누는 역할을 하는 상피 세포(MDCK 세포)를 이용하여 생체의 내측(측저막) 방향, 생체의 외측(정단막) 방향에서 분비되는 엑소좀을 각각 회수하여 내용물의 차이를 연구함.

그 결과, 두 엑소좀은 단백질 조성이 크게 다르다는 점을 발견함. MDCK 세포는 다른 성질의 엑소좀을 만들어 내는 구조를 연구하는 데 유용한 모델 세포임. 이 MDCK 세포의 심층 분석을 통해 측저막 측에서 분비되는 엑소좀의 형성에는 ‘세라마이드(ceramide)’라는 지질이, 정단막 측에서 분비되는 엑소좀의 형성에는‘ALIX’라는 단백질의 기능이 필요함. 둘은 각각 독립적으로 작용하는 것을 확인함.

본 연구는 성과는 하나의 세포가 두 가지 엑소좀을 형성하는 분자 메커니즘의 구분을 규명한 최초의 보고이며, 본 연구에서 밝혀진 형성 메커니즘이 암세포에서도 작동하는지 검증할 수 있게 되면, 암 전이에 관한 엑소좀의 형성을 특이적으로 억제하는 등 새로운 질병 치료제 개발로도 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 EMBO Reports(ALIX and ceramide differentially control polarized small extracellular vesicle release from epithelial cells)에 게재됨.